紫外光固化涂料

紫外光固化涂料及其纳米改性1.紫外光固化涂料(UltravioletCuringCoatings)的介绍2.纳米技术改性紫外光固化涂料紫外光固化涂料(UVCC)的国内外现状国外1968年Bayer研发了第一代UVCC木器涂料，全球年增长率保持10～15％。欧、美、日三地UVCC产量占全球UVCC市场95％的份额。全球涂料市场，UVCC占其它涂料产品份额为15％，预计到2015年达到30％。国内我国于70年代开始研发UVCC；80年代，发展缓慢；90年代，得到快速的发展；目前UVCC的产量年增长率为40～60％,是全球发展最快的地区。UVCC的特点•Efficiency(高效)•EnergySaving(节能)•Enabling(适应性广)•Economy(经济)•EnvironmentalFriendly(环境友好)符合“5E”原则，符合21世纪环保绿色涂料新标准。UVCC的主要组分•光引发剂(3~5%)•预聚物(40~60%)•活性稀释剂(40~60%)•助剂(0.2~1%)UVCC的应用1.UV木器涂料UV腻子漆、UV底漆、UV面漆。2.UV纸张涂料书刊封面、明信片、广告宣传纸、商品外包装纸盒、纸币表面等。3.UV塑料涂料汽车部件、光盘、信用卡等塑料基材。4.UV金属涂料适用于钢材防锈、金属标牌装饰、彩涂钢板、易拉罐加工、铝合金门窗保护等。5.UV光纤涂料6.皮革用UV涂料7.UV光盘保护涂料8.汽车工业用UV涂料UVCC的发展方向优点：(1)以水为稀释剂、不燃烧、设备易清洗(2)无毒性、刺激性、无VOC排放(3)可得到极薄的涂层，降低成本缺点：(1)光泽度低、耐洗涤性差(2)固化前需预干燥等1.UV水溶性涂料2.UV粉末涂料优点：(1)无需稀释剂(2)涂膜收缩率低，与基材附着力高(3)可形成优良的厚涂层(125μm)(4)喷涂溅落的粉体可回收利用UV粉末涂料比UV液体涂料更具技术、经济、环保优势，真正的“5E”涂料。纳米技术改性UV涂料纳米技术在涂料中应用可获得特殊的功能涂料。(1)抗菌涂料(2)抗紫外线涂料(3)抗辐射涂料(4)抗静电涂料(5)红外线吸收涂料(6)隐身涂料等纳米SiO2改性紫外光固化涂料目的：提高涂料的硬度、耐磨性、抗紫外线的性能等。改性方法：(1)填充法(2)原位杂化法直接填充纳米SiO2存在问题：(1)有机相－无机相之间相溶性差(2)难分散，易团聚(3)稳定性差解决方法：对纳米SiO2进行表面有机化改性纳米SiO2表面改性得依据：图1纳米SiO2的表面状态HOHOOHOOHOOHOHOHHOH表面改性的方法：(1)醇酸酯化法(2)表面活性剂改性法(3)偶联剂改性法(4)共聚接枝改性偶联剂(KH-570)改性法：H2CCCOO(CH2)3Si(CH3)2OCH3H2CCCOO(CH2)3Si(CH3)3CH3＋OHp-TsOH共聚接枝改性法：nH2CCHCO(CH2)3CH3(NH4)2S2O8OnH2CCCOO(CH2)3Si(CH3)2OCH3+SiO2SiO2H2CCCOO(CH2)3Si(CH3)2OCH3H2CH2CCOOH3C(H2C)3n(n=2~3)n改性方法的优缺点：1.改善了纳米粒子与UV涂料体系的相溶性2.改善了共聚接枝改性的纳米SiO2在涂料中的稳定性3.在涂料中的粒径较大4.涂膜光泽较差添加表面共聚接枝改性的纳米SiO2，UV涂料的性能：(1)UV涂料的硬度由2～3H提升到5～6H(2)耐磨性由9.6mg提升到2.3mg(500g/500r)(3)纳米粒子的稳定性达到60d以上(4)附着力100％(划格法)溶胶－凝胶原位杂化改性改型后UV涂料的性质：(1)UV涂料的硬度由2～3H提升到6H(2)耐磨性由9.6mg提升到1.7mg(500g/500r)(3)纳米粒子的稳定性达到90d以上(4)附着力100％(划格法)特点：1.纳米粒子无需表面改性即可实现在涂料体系中均匀分散2.改性后的UV涂膜质量高于填充法3.反应条件简单，成本较低谢谢！1.消泡剂具有铺展、渗透性，降低气泡膜的表面张力2.流平剂提高涂料的流动性，克服涂膜的缩空、针孔、橘皮、流挂等弊病3.润湿、分散剂用来提高颜料在涂料中的悬浮稳定性•光引发剂目前常用的：1.自由基型2.阳离子型今后的发展方向：1.可见光型2.水溶性型3.高分子型•预聚物特点：1.主要的成膜物质2.分子量大，粘度高3.对涂膜性质起决定作用•预聚物1.不饱和聚酯主要由二元酸及其酸酐与二元醇缩聚制得。HCHCCCOOO+CCOOO+HOROHHOROCOCHCHCOOROCOCOOROH2.环氧丙烯酸酯H2CHCORHCCH2O+H2C2CHCOOH催化剂H2CCHCOOH2CHCOHRCH2CHCOOH2CCHOH其中双酚A环氧丙烯酸酯是应用较多的品种，常用的催化剂一般为叔胺、季胺盐类。3.聚氨酯丙烯酸酯产品的合成是利用了异氰酸酯中的异氰酸根(-NCO)与长链二醇和丙烯酸羟基酯中的羟基(-OH)反应，形成－NHCOO－(氨基甲酸酯)而制得。4.聚酯丙烯酸酯由多元醇与丙烯酸酯制得。5.聚醚丙烯酸酯主要是聚乙二醇、聚丙二醇的丙烯酸酯。今后发展的方向：6.有机硅预聚物7.有机氟预聚物8.低粘度预聚物9.水溶性预聚物•活性稀释剂活性稀释剂的作用，调节UVCC的粘度，同时参与成膜。选择原则：(1)粘度低、稀释能力强、易溶于UVCC(2)挥发性、气味、毒性均要小(3)活性大、官能度适中、聚合收缩率小现有稀释剂种类：1.单官能度苯乙烯、乙酸乙烯酯、N－乙烯基吡咯烷酮、单官能度丙烯酸酯等。2.二官能团代表产品：TPGDA(三缩丙二醇二丙烯酸酯)、HDDA(己二醇二丙烯酸酯)、NPGDA(戊二醇二丙烯酸酯)等。3.三官能团代表产品：TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、PETA(季戊四醇三丙烯酸酯)•活性稀释剂的发展方向：(1)烷氧基化乙氧基化(－CH2－CH2－O－)、丙氧基化(－CH2－CH2－CH2－O－)(2)烯基醚化乙烯基醚化(CH2＝CH－O－)、丙烯基醚化(CH2＝CH－CH2－O－)特点：粘度低、稀释能力强、活性高、毒性低光引发剂的引发UVCC固化机理：1.裂解型自由基光引发剂（PI1）机理：(1)苯偶姻及其衍生物COCORHR=H，CH3，C2H5，CH（CH3）2，CH3CH（CH3）2，C4H9C6H5COCR3hvC6H5COCR3+(2)苯偶酰及其衍生物(3)苯乙酮及其衍生物COCORORR=H，CH3，C2H5，CH（CH3）2，CH3CH（CH3）2，C4H9COCHORORR=H，CH3，C2H5，CH（CH3）2，CH3CH（CH3）2，C4H92.提氢型自由基光引发剂（PI2）机理：hvRH+RCOCO*COH·RH为叔胺类化合物(1)二苯甲酮及其衍生物(2)硫杂蒽酮及其衍生物COSO阳离子光引发剂的机理：吸收紫外光后，发生光解产生超强质子酸，从而引发阳离子预聚物和活性稀释剂阳离子聚合。(1)芳基重氮盐：N2＋PF6-(2)二芳基碘鎓盐(3)三芳基硫鎓盐I＋PF4－S＋PF6－(4)芳基茂铁盐其中产生强质子酸的阴离子有：SbF6－，AsF6－，PF6－，BF4－FeCH（CH3）2＋PF6－1.可见光引发剂UVCC光引发剂一般对波长在300～400nm的紫外光敏感,可见光引发剂对500nm以上的可见光敏感。应用于信息、计算机、激光技术等领域。H3CH3CCH3OOH樟脑醌TiPFPFPF＝FFN钛茂其中2.水性引发剂在原有引发剂分子上引入氨基、磺酸基等水溶性基团，主要应用于水性光固化涂料。3.大分子引发剂在原有引发剂分子上引入含不饱和双键的活性聚合单体或在大分子化合物上引入光引发剂两条路径，优点是没有分子碎片放出。